衍射光波导及其的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种衍射光波导及其的制造方法

【技术实现步骤摘要】
衍射光波导及其的制造方法


[0001]本专利技术涉及光学成像设备
，具体而言，涉及一种衍射光波导及其的制造方法
。

技术介绍

[0002]目前，增强现实眼镜中使用的衍射光波导，比较主流的一种加工方式是全息体光栅光波导
。
全息体光栅主要通过激光干涉曝光的方式使均匀涂布的特种材料在曝光区域折射率发生变化，通过折射率的不同形成光栅，最终完成对光线的衍射
。
在全息体光栅中，从高折射率区域到低折射率区域的折射率分布呈正弦曲线分布
。
但常规的全息体光栅的结构形状受工艺影响较为单一，难以实现灵活化设计；且常规的全息体光栅的材料可靠性较差
、
性质不稳定，同时由于全息体光栅的制备较为复杂，难以实现量产
。
[0003]也就是说，现有技术中的衍射光波导的制造存在生产结构单一和材料可靠性差的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种衍射光波导及其的制造方法，以解决现有技术中的衍射光波导的制造存在生产结构单一和材料可靠性差的问题
。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种衍射光波导的制造方法，包括如下步骤：步骤
S1
：获取内部掺杂金属离子的高折射率基底，在高折射率基底的一侧表面沉积一层
SiO2层；步骤
S2
：在
SiO2层远离高折射率基底的一侧表面沉积金属隔离层；步骤
S3
：在金属隔离层远离
SiO2层的一侧表面涂布光刻胶，并通过曝光
、
显影的方式形成多个间隔设置的遮挡结构；步骤
S4
：采用干法刻蚀的工艺，刻蚀掉裸露在外部的金属隔离层以形成多个间隔设置的子金属层；步骤
S5
：去除子金属层表面的遮挡结构；步骤
S6
：在相邻两个子金属层之间裸露的部分
SiO2层中，采用金属离子注入的方式在
SiO2层中形成多个间隔的折射率调制光栅，相邻两个折射率调制光栅之间的区域为非衍射区域，然后去除
SiO2层表面上的所有子金属层，以形成衍射光波导
。
[0006]进一步地，在步骤
S6
中，注入金属离子的方向垂直于高折射率基底，以形成直齿光栅；或者注入金属离子的方向倾斜于高折射率基底，以形成倾斜光栅
。
[0007]进一步地，在步骤
S6
中，一个折射率调制光栅的折射率由中心至两侧递减
。
[0008]进一步地，在步骤
S6
中，金属离子的种类包括钛和锆，在不同的相邻两个子金属层之间裸露的部分
SiO2层中注入的金属离子的种类不同和
/
或浓度不同
。
[0009]进一步地，在不同的相邻两个子金属层之间裸露的部分
SiO2层中注入同种类且不同浓度的金属离子，以形成尺寸不同
、
边缘折射率不同的折射率调制光栅
。
[0010]进一步地，在不同的相邻两个子金属层之间裸露的部分
SiO2层中注入不同种类且不同浓度的金属离子，以形成尺寸不同
、
折射率变化规律不同的折射率调制光栅
。
[0011]进一步地，在步骤
S1
中，在
SiO2材料中掺杂金属离子，金属离子包括钛
、
锆中的至
少一种，以形成折射率大于等于
1.7
的高折射率基底
。
[0012]进一步地，在步骤
S2
中，设置金属隔离层的材料为铬
、
铝中的一种，和
/
或设置金属隔离层的厚度大于
10nm
且小于
90nm。
[0013]进一步地，在步骤
S3
中，设置多个遮挡结构的周期大于等于
200nm
且小于等于
500nm
，和
/
或多个遮挡结构的占空比大于等于
25
％且小于等于
75
％
。
[0014]进一步地，在步骤
S1
中，设置
SiO2层的厚度大于等于
30nm
且小于等于
500nm。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种衍射光波导，衍射光波导由上述的衍射光波导的制造方法制造而成，衍射光波导包括：高折射率基底，高折射率基底中掺杂有金属离子；功能层，功能层设置在高折射率基底的一侧表面上，功能层包括多个非衍射区域和多个折射率调制光栅，非衍射区域和折射率调制光栅沿与高折射率基底平行的方向交替设置，折射率调制光栅的折射率大于非衍射区域的折射率，各折射率调制光栅的折射率由中心至两侧呈递减设置
。
[0016]进一步地，一个折射率调制光栅中，与该折射率调制光栅的中心位置距离相同的两侧的位置的折射率相同
。
[0017]进一步地，至少两个折射率调制光栅的中心位置的折射率相同，边缘位置的折射率不同；或者至少两个折射率调制光栅的中心位置的折射率不相同，边缘位置的折射率不同
。
[0018]进一步地，一个折射率调制光栅的材料包括金属离子
、
硅离子和氧离子，折射率调制光栅的中心位置的金属离子的含量大于该折射率调制光栅的边缘位置的金属离子的含量
。
[0019]进一步地，一个折射率调制光栅中的金属离子包括钛和锆中的一种
。
[0020]进一步地，非衍射区域的材料为
SiO2；和
/
或高折射率基底的折射率大于等于
1.7。
[0021]应用本专利技术的技术方案，衍射光波导的制造方法包括如下步骤：步骤
S1
：获取内部掺杂金属离子的高折射率基底，在高折射率基底的一侧表面沉积一层
SiO2层；步骤
S2
：在
SiO2层远离高折射率基底的一侧表面沉积金属隔离层；步骤
S3
：在金属隔离层远离
SiO2层的一侧表面涂布光刻胶，并通过曝光
、
显影的方式形成多个间隔设置的遮挡结构；步骤
S4
：采用干法刻蚀的工艺，刻蚀掉裸露在外部的金属隔离层以形成多个间隔设置的子金属层；步骤
S5
：去除子金属层表面的遮挡结构；步骤
S6
：在相邻两个子金属层之间裸露的部分
SiO2层中，采用金属离子注入的方式在
SiO2层中形成多个间隔的折射率调制光栅，相邻两个折射率调制光栅之间的区域为非衍射区域，然后去除
SiO2层表面上的所有子金属层，以形成衍射光波导
。
[0022]通过在步骤
S1
中，在高折射率基底的一侧表面沉积一层
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种衍射光波导的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
S1
：获取内部掺杂金属离子的高折射率基底
(10)
，在所述高折射率基底
(10)
的一侧表面沉积一层
SiO2层
(30)
；步骤
S2
：在所述
SiO2层
(30)
远离所述高折射率基底
(10)
的一侧表面沉积金属隔离层
(40)
；步骤
S3
：在所述金属隔离层
(40)
远离所述
SiO2层
(30)
的一侧表面涂布光刻胶
(50)
，并通过曝光
、
显影的方式形成多个间隔设置的遮挡结构
(51)
；步骤
S4
：采用干法刻蚀的工艺，刻蚀掉裸露在外部的所述金属隔离层
(40)
以形成多个间隔设置的子金属层
(41)
；步骤
S5
：去除所述子金属层
(41)
表面的所述遮挡结构
(51)
；步骤
S6
：在相邻两个所述子金属层
(41)
之间裸露的部分所述
SiO2层
(30)
中，采用金属离子注入的方式在所述
SiO2层
(30)
中形成多个间隔的折射率调制光栅
(21)
，相邻两个所述折射率调制光栅
(21)
之间的区域为非衍射区域
(22)
，然后去除所述
SiO2层
(30)
表面上的所有所述子金属层
(41)
，以形成所述衍射光波导
。2.
根据权利要求1所述的衍射光波导的制造方法，其特征在于，在所述步骤
S6
中，注入所述金属离子的方向垂直于所述高折射率基底
(10)
，以形成直齿光栅；或者注入所述金属离子的方向倾斜于所述高折射率基底
(10)
，以形成倾斜光栅
。3.
根据权利要求1所述的衍射光波导的制造方法，其特征在于，在所述步骤
S6
中，一个所述折射率调制光栅
(21)
的折射率由中心至两侧递减
。4.
根据权利要求1所述的衍射光波导的制造方法，其特征在于，在所述步骤
S6
中，所述金属离子的种类包括钛和锆，在不同的相邻两个所述子金属层
(41)
之间裸露的部分所述
SiO2层
(30)
中注入的所述金属离子的种类不同和
/
或浓度不同
。5.
根据权利要求4所述的衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学颖，沈健，陈远，
申请(专利权)人：舜宇奥来微纳光电信息技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：